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International audience; The dual performance, both economic and environmental, is a major challenge for the wine industry, which remains highly dependent on the use of pesticides. Fungicide control alone accounts for 80% of inputs in France. A DSS (DeciTrait®) gathering all the information necessary for the implementation of a low pesticides protection against the main fungal diseases (downy mildew - powdery mildew - black-rot - grey mould) was conceived in a collaborative approach within a CASDAR project. This DSS is easy to use and offers the user a protection strategy at the plot level based on the information and knowledge collected. The bioassays carried out within the CASDAR project clearly demonstrate the potential for reduction of phytosanitary inputs allowed by this DSS, for reducing both the number of treatments and the dose applied.; La double performance, économique et environnementale, constitue un enjeu majeur pour la filière viticole qui demeure très dépendante de l’utilisation des pesticides. A elle seule, la lutte fongicide représente 80% des intrants. Un OAD (DeciTrait®) regroupant l’ensemble des informations nécessaires à la mise en œuvre d’une protection économe en intrants vis-à-vis des principales maladies cryptogamiques (mildiou - oïdium - black-rot - botrytis) a été conçu dans une démarche collaborative ausein d’un projet CASDAR. Cet OAD est simple à utiliser et propose à l’utilisateur une stratégie de protection personnalisée sur la base des informations et connaissances recueillies. Les essais biologiques conduits au sein du projet CASDAR mettent clairement en évidence le potentiel deréduction des intrants phytosanitaires permis par cet OAD, tant sur la réduction du nombre de traitements que sur la dose appliquée.

The protection of vineyards against cryptogamic diseases such as downy mildew is mainly ensured by synthetic fungicides, which cause serious environmental and health problems. The induction of resistance by elicitors could allow to reduce their use. However, even if their efficacy is demonstrated in greenhouse conditions, it remains quite variable in field conditions. Indeed, the efficacy of an elicitor depends on the plant’s ability to respond, or more generally, on the latter’s physiological status. In this context, part of the FUI project IRIS+, the aim of this present work is to evaluate whether biostimulants, through their effect on the plant’s physiology, would be able to increase their responsiveness to elicitors. The activation of defenses implies a metabolic and energetic cost that the plant must get in charge. First of all, we used a cell suspension model in order to compare two oligosaccharidic elicitors on the primary metabolism of grapevine. Enzymatic and metabolic analyses showed that the oligogalacturonide, which had a stronger impact on secondary metabolism related to defense, compared to laminarin, also showed a more notable impact on primary metabolism, particularly on some sugars and amino acids. The elicitation of grapevine defenses effectively turned out to require resources. Secondly, a screening was carried out to select the most effective elicitor among seven products that were provided by the company. Protection assays against Plasmopara viticola on herbaceous cuttings allowed us to identity SDN3 as the most interesting candidate. In vitro and in planta studies revealed that the mode of action of SDN3 relied on both the activation of defenses and a direct effect against the pathogen. Lastly, as no protocol, nor methodology were available in our laboratory to screen biostimulants, four systems were developed, in order to monitor phenotypic traits of aerial and/or root system: the “pot” model, the “rhizotron” model, the “tubes”, and another termed “X” (no description allowed because of an industrial protection). Only the “X” model showed potential interests, since it allowed to display biostimulating effects such as the acceleration of the bud opening, and the increase of the mean number of primary roots, in response to BS3, applied to the roots. The development of the protocol to apply the elicitor and to infect with P. viticola spores are currently in progress, in order to assess the initial hypothesis by using the combination of BS3 and SDN3., La protection des vignes contre les maladies cryptogamiques telles que le mildiou est assurée majoritairement par des fongicides de synthèse dont certains posent des problèmes environnementaux et sanitaires. L’induction de résistance de la vigne par des éliciteurs des réactions de défenses pourrait permettre de réduire leur utilisation. Toutefois, l’efficacité de cette stratégie est avérée en conditions de serres, mais reste plus variable au vignoble. L’efficacité des éliciteurs est conditionnée par le niveau de réponse défensif de la plante, et plus globalement, par son état physiologique. Dans ce contexte et dans le cadre de ce travail intégré au projet FUI IRIS+, l’objectif était de vérifier si des biostimulants, via leurs effets sur la physiologie de la plante, étaient susceptibles d’augmenter son niveau de réponse aux éliciteurs. Ce projet impliquait en amont le criblage d’éliciteurs et de biostimulants efficaces sur vigne. L’activation des défenses par des éliciteurs a un coût métabolique et énergétique que la plante doit assumer. Dans un premier temps, nous avons utilisé le modèle « suspensions cellulaires » afin de comparer l’impact de deux éliciteurs oligosaccharidiques sur le métabolisme primaire de la vigne. Des analyses enzymatiques et métaboliques ont permis de montrer que l’oligogalacturonide, qui a eu la plus forte capacité à activer le métabolisme secondaire associé à la défense, comparé à la laminarine, est également celui qui a eu l’impact le plus marqué sur le métabolisme primaire ; notamment sur certains glucides et acides aminés. Ainsi, l’élicitation mobilise des ressources, impacte le métabolisme primaire de la vigne et son efficacité pourrait être conditionnée par l’état physiologique global de la plante. Dans un second temps, un criblage a été réalisé afin d’identifier de nouveaux éliciteurs potentiels parmi sept fournis par le partenaire industriel. Des tests de protection contre Plasmopara viticola (agent du mildiou) réalisés sur boutures herbacées en conditions de serres, ont permis de retenir un extrait de plante codé SDN3. Les autres ont été écartés car déjà utilisés en laboratoire (l’un d’entre eux), insuffisants en terme d’efficacité, instables ou phytotoxiques. Des études in vitro et in planta ont révélé que l’activité biologique de SDN3 est liée à deux modes d’action : par activation des défenses et par effet direct contre l’agent pathogène. Dans un troisième temps, un criblage de cinq biostimulants potentiellement efficaces sur vigne était à réaliser mais aucune méthodologie de test n’était disponible au laboratoire. Ainsi, quatre dispositifs de complexités différentes ont dû être mis au point, permettant le suivi phénotypique des parties aériennes et/ou racinaires (et dans certains cas physiologique) : systèmes « godets », « rhizotron plan », « tubes » et un autre système appelé « X » (non décrit car lié à une protection industrielle). Seuls deux modèles ont montré un intérêt. En effet, le modèle « tube » a permis de montrer une augmentation du poids frais moyen par racine primaire en réponse à un apport par la voie racinaire de l’un des produits testés, codé BS3. Le modèle « X » a également mis en évidence une accélération de l’ouverture du bourgeon, et une augmentation du nombre de racines primaires en réponse à BS3 appliqué par voie racinaire. La mise au point d’applications d’éliciteurs et d’infection par P. viticola est en cours de finalisation afin de vérifier l’hypothèse de départ à l’aide de la combinaison de BS3 avec SDN3.

Optimal deployment of resistant varieties requires an excellent knowledge of the relationship between grapevine and P. viticola. This fundamental knowledge can then feed the strategies for the development of grapevine varieties with sustainable resistance. Bianca is a downy mildew-resistant grapevine variety, due its Rpv3 resistance gene. This variety is resistant to most strains of P. viticola. However, a virulent strain capable of infecting Bianca has recently been isolated. In this project, we use this original pathosystem to obtain a complete picture of the impact P. viticola infection on grapevine, by combining physiopathological studies with metabolomic analyses. In addition, the identification of specific metabolites and gene sequences from P. viticola has allowed the development of original methods for dynamic monitoring of the infection process, through quantitative PCR and quantification of specific lipids., Un déploiement optimal de variétés résistantes nécessite une excellente connaissance des relations entre la vigne et P. viticola. Ces connaissances fondamentales pourront ensuite alimenter les stratégies pour le développement de variétés durablement résistantes au vignoble. Bianca est une variété de vigne résistante au mildiou qui possède le gène résistance Rpv3. Cette variété est résistante à la plupart des souches de P. viticola. Cependant, une souche virulente capable de l’infecter a été isolée. Dans ce projet, un pathosystème original, fondé sur la variété Bianca confrontée à une souche avirulente et à une souche virulente de P. viticola, a été utilisé pour obtenir une image complète de l'impact sur la vigne de l'infection par P. viticola en situation compatible et incompatible, en combinant des études de physiopathologie avec des analyses métabolomiques par spectrométrie de masse à haute résolution et par résonance magnétique nucléaire. Parallèlement, l'identification de métabolites et de séquences géniques spécifiques de P. viticola a permis le développement de méthodes de suivi dynamique de l'infection, grâce à la PCR quantitative et à la quantification de lipides caractéristiques de l'agent pathogène.

La maîtrise du mildiou et de l’oïdium de la vigne repose majoritairement sur l’utilisation systématique de fongicides. Une des voies pour limiter quantitativement le recours aux fongicides est de proposer des stratégies de décisions explicites et innovantes pour des traitements moins systématiques et appliqués aux moments les plus opportuns. Dans le cadre du projet SyDéRéT, un processus opérationnel de décision nommé Mildium® a été conçu et testé à l’échelle parcellaire durant plusieurs années dans le vignoble français. Son application permet une réduction de 30% à 50% de l’indice de fréquence de traitement contre ces deux maladies sans altérer les performances de la récolte dans plus de 90% des situations et sans entraîner un surcoût de mise en oeuvre. Des enquêtes menées auprès des viticulteurs au cours de ce projet montrent cependant que des freins techniques et économiques à l’adoption de ce type de processus existent dans les exploitations et que la diffusion de ces pratiques nécessite un accompagnement étroit des viticulteurs. Un travail de modélisation bioéconomique conduit durant ce projet, permet d'analyser l'impact potentiel en termes de risques de perte de récolte de stratégies de protection contre ces deux bio-agresseurs., In most cases, the protection of grapevine against powdery and downy mildews relies on systematic usage of fungicides. One mean to limit the amount of fungicides used is to design innovative and explicit decision strategies for treatments applied less systematically and at most opportune times. Within the SyDéRéT project, a decision workflow named Mildium® has been designed and implemented at the plot scale during several years in French vineyards. Mildium® made it possible to reduce by 30 to 50% the Treatment Frequency Index for these two diseases without altering, in more than 90% of the cases, the crop protection performance at harvest and without augmenting costs. Interviews of growers which were conducted during this project showed that technical and economical factors may hinder the adoption process for such decision tools and that technical support to growers is needed. A bio-economic model was developed during this project in order to investigate potential impacts of crop protection strategies against both diseases on crop and yield damage risks.

Grapevine requires numerous harmful plant-health treatments, in particular to control downy and powdery mildews, caused by Plasmopara viticola and Erysiphe necator, respectively. One way to reduce the use of fungicides in viticulture is to create resistant grapevine cultivars. European cultivated grapevine (Vitis vinifera, 2n=38) is susceptible to mildews, whereas related species such as Muscadinia rotundifolia (2n=40) exhibit high levels of resistance. In breeding programs, resistance factors from these related species are introduced into the susceptible elite varieties. Nevertheless, difficulties in obtaining viable seeds in the siblings of Vitis x Muscadinia crosses are observed. In order to optimize the management of resistance factors from M. rotundifolia in breeding programs, it is necessary to understand the genomic organisation of this species, and to complete the knowledge of these factors. Thus, the main objectives of this work are : (i) making a comparative analysis of V. vinifera and M. rotundifolia genomes and (ii) identifying new resistance factors from M. rotundifolia. For this purpose a framework genetic map of M. rotundifolia cv. Regale has been created, using a 200 individual S1 population. This population has also been screened for its resistance to downy and powdery mildew. A 950 cM genetic map has been generated, including 191 SSR markers distributed across the 20 chromosomes of M. rotundifolia. A high level of macrosynteny has been observed between the Muscadinia map and the genetic maps available for V. vinifera. Linkage group (LG) 20 of M. rotundifolia matches with the lower part of V. vinifera LG7. Furthermore, a QTL for resistance to downy mildew has been identified on M. rotundifolia LG18, and a major QTL for resistance to powdery mildew has been mapped on LG14. The latest, called Ren5 for ‘Resistance to Erysiphe necator 5’, acts during an early stage to stop E. necator’s mycelium growth, since the first stages of biotrophy have been established for the fungus. Moreover, Ren5 has been confronted to two additional powdery mildew strains, belonging to the two European groups of E. necator, and it remained efficient. Gathering knowledge about the genetic organization of M. rotundifolia, and the mechanism and spectrum of action of newly identified resistance factors such as Ren5, will be useful to optimize the management of M. rotundifolia resistance traits in breeding programs aiming to create new resistant varieties to downy and powdery mildews; Les variétés traditionnelles de vigne nécessitent de très nombreux traitements phytosanitaires pour lutter contre les maladies cryptogamiques qui touchent leurs parties herbacées, comme le mildiou et l’oïdium, causés par Plasmopara viticola et Erysiphe necator respectivement. Ces traitements, coûteux et préjudiciables pour l'environnement, pourraient être réduits par l’emploi de variétés résistantes. La vigne cultivée européenne (Vitis vinifera, 2n=38) est très sensible au mildiou et à l'oïdium. En conséquence, la résistance doit être introduite à partir d’autres Vitaceae ayant un niveau de résistance plus élevé à ces maladies. Plusieurs origines de résistance ont déjà été observées et inventoriées, en particulier chez l’espèce d’origine américaine Muscadinia rotundifolia (2n=40). Ces facteurs sont d'un intérêt majeur pour la sélection de variétés résistantes. Cependant, lors du processus d'introgression, des difficultés à obtenir des pépins viables en F1 ainsi que des anomalies phénotypiques dans les descendances en rétrocroisement ont été constatées. Afin d’optimiser la gestion des résistances provenant de cette espèce dans les programmes d’amélioration variétale, il est nécessaire de comprendre l’organisation génétique et génomique de M. rotundifolia, et de compléter la connaissance des facteurs de résistance issus de cette espèce. Dans ce contexte, les objectifs de la thèse sont : (i) de réaliser une analyse comparative des génomes de V. vinifera et M. rotundifolia et (ii) d’identifier de nouveaux facteurs de résistance chez M. rotundifolia utilisables à terme en sélection. Pour cela, une carte génétique de M. rotundifolia a été développée à partir d’une population de 200 individus issue de l’autofécondation de M. rotundifolia cv. Regale. Parallèlement, la même population a été testée pour son niveau de résistance au mildiou et à l’oïdium. Une carte génétique couvrant 950 cM a été réalisée. Elle comprend 191 marqueurs microsatellites répartis sur les 20 chromosomes de M. rotundifolia, et permet de conclure à un niveau de macrosynténie très élevé avec V. vinifera. Le groupe de liaison 20 de M. rotundifolia correspondrait à la partie inférieure du groupe de liaison 7 de V. vinifera. Par ailleurs, un QTL de résistance au mildiou a été détecté sur le groupe de liaison 18 de M. rotundifolia, au niveau d’une région riche en gènes de type NBS-LRR, et un nouveau QTL de résistance majeur à la l’oïdium a été mis en évidence sur le groupe de liaison 14 de M. rotundifolia. Ce QTL, nommé Ren5 pour ‘Resistance to Erysiphe necator 5’, montre une action précoce dans l’arrêt de la croissance du mycélium du pathogène, dès l’établissement des premiers stades de biotrophie du champignon. De plus, le QTL Ren5 a été confronté à deux souches supplémentaires d’E. necator, appartenant aux deux groupes d’oïdium retrouvés dans vignobles européens, contre lesquelles il reste efficace. Les données de cartographie génétique générées pour M. rotundifolia dans ce travail, ainsi que la mise en évidence de Ren5 et de son mode d’action, permettront d’améliorer la gestion des facteurs de résistance issus de cette espèce pour la sélection de variétés résistantes au mildiou et à l’oïdium.

Diplôme : Licence

The efficacy of QoI fungicides against grape downy mildews in European vineyards has decreased significantly in the last years. A single nucleotide polymorphism, G143A in the cytochrome b gene of Plasmopara viticola was detected to confer QoI resistance. Polymorphism analyses on the mitochondrial genome showed that 4 major haplotypes (IR, IS, IIR, IIS) coexisted in French vineyards. In France, the most frequent haplotype (IR, IS) reached 77.44% in P. viticola populations. The resistant alleles (IR, IIR) frequencies ranged from 0 to 75% with an average of 23.25%. Based on determination of the fitness index (Fi), QoI-resistant strains did not exhibit a cost and often tended to have good fitness. To assess these results, competition assays with different mixtures of sensitive and resistant strains using biological and molecular (Q-PCR) tests were done. The competitiveness of resistant isolates varied according to their aggressiveness index, suggesting that there is no noticeable cost of QoI resistance in controlled conditions in P. viticola., Depuis son introduction en Europe Plasmopara viticola (mildiou de la vigne) développe régulièrement des résistances aux produits phytosanitaires, y compris à des molécules récentes telles que les inhibiteurs de la respiration mitochondriale de type QoI (Quinone outside Inhibitor). L’analyse du gène codant pour l’enzyme cible (cytochrome b) révèle la présence d’une mutation majeure en position G143A, impliquée dans l’acquisition de cette résistance. L’étude de la variabilité de cette zone du génome mitochondrial démontre l’existence d’au moins deux phénomènes d’apparition de la résistance indépendants chez le mildiou de la vigne en Europe. À partir de 1015 isolats de mildiou collectés dans le vignoble français en 2003 et 2004, nous montrons la prévalence de 4 haplotypes majeurs que nous avons appelés IS, IR, IIS et IIR. L’haplotype I est le plus fréquent (77,44%). La distribution des allèles de résistance en début de saison représente 23,25% en France. L’évaluation de différents paramètres impliqués dans le développement de l’agent pathogène durant son cycle de reproduction asexuée et la mise au point d’un indice de fitness (IA) ont permis d’estimer le coût de la résistance. Des tests de compétitivité réalisés entre une souche sensible et deux résistantes aux QoIs complètent cette étude qui montre que les souches résistantes possèdent un aussi bon potentiel de survie que les souches sensibles durant la phase asexuée en conditions de laboratoire, lequel dépend essentiellement de leur fitness.

Phosphonates are well known to possess powerful antifungal activity, and the fungicide fosetyl-Al is known to exert both a direct effect on the pathogen and an indirect effect via stimulation of host defences. In this study, the efficacy of two phosphonate derivatives fosetyl-Al and a foliar fertilizer (PK2) was tested on different genotypes and phenotypes of grape downy (Plasmopara viticola) and powdery (Erysiphe necator) mildews. We quantified the level of gene expression of proteins involved in potential plant defence pathways by RTQ-PCR and compared the gene expression induced after treatments with Benzothiadiazole (BTH), which mimics salycilic acid in natural systemic acquired resistance. Phosphonate derivatives are efficient against powdery mildew depending on genetic group (A or B) and that group B strains are four-fold more sensitive to fosetyl-Al than group A strains. Field trials undergone in 2009, show significant differences in fosetyl, BTH, dithane efficiencies compared to the control against downy mildew after artificial contamination. We conclude on the role of diversity of the two pathogens on the efficacy of these chemical compounds and also on the effective stimulation of grapevine plant defences., Les phosphonates, sont connus pour posséder un pouvoir antifongique, mais également pour stimuler les défenses des plantes. Dans cette étude l’efficacité de deux phosphonates ; le fosétyl-Al et un fertilisant foliaire (PK2) a été évaluée sur différents génotypes et phénotypes de mildiou de la vigne (sensibles ou résistants aux fongicides - Plasmopara viticola) et d’oïdium (Erysiphe necator- groupe génétique A ou B). Leur efficacité a été comparée à celle de l’acibenzolar-S-méthyle, un analogue de l’acide salicylique décrit comme stimulateur des défenses. En parallèle, nous avons également quantifié par RT-QPCR l’expression de 16 gènes d’intérêt impliqués dans les défenses des plantes. Il existe des efficacités variables de la stimulation des défenses de la vigne en fonction du groupe d’agents pathogènes considérés. L’expression des gènes de défenses varie selon la molécule stimulatrice mais également selon la variabilité inter et intra espèces des pathogènes. En complément, une étude d’efficacité sur le terrain a été réalisée en 2009 qui compare les efficacités de traitements du fosétyl-Al, de l’acibenzolar-S-méthyle et du mancozèbe vis-à-vis du mildiou après une inoculation artificielle de mildiou.

Le mildiou du tournesol, cause par l’oomycete Plasmopara halstedii, est une maladie potentiellement devastatrice et economiquement importante. Du fait du risque de propagation de la maladie par les semences infectees et de l’observation croissante de l’apparition d’isolats resistants au metalaxyl, il est apparu necessaire de mettre au point une methode de detection du parasite dans les graines ou les tissus de la plante. Nous avons donc developpe un test moleculaire pour le diagnostic de la presence du mildiou dans les semences. Plusieurs methodes d’extraction ont ete comparees pour ameliorer le rendement et la qualite de l’ADN du parasite present en faible quantite. Des echantillons de graines contaminees entieres et decortiquees ont ete analyses par PCR, avec des amorces specifiques de Plasmopara halstedii. L’ADN de l’agent pathogene est toujours detecte, notamment dans les coques. Ces donnees sont importantes pour le developpement d’un kit de diagnostic.

Des tests de laboratoire réalisés sur des isolats marocains de mildiou ont mis en évidence l’existence, en plus de la race 1 dite race «Européenne», d’une race plus virulente qui a le même comportement que la race 2 américaine., The reaction of five different Plasmopara halstedii isolates has been analysed on a range of differential genotypes. Four isolates had a similar reaction to race 1 (the European race). However one isolate had the ability to infect genotypes with no gene of resistance and also the line Rha 266 (Pl1) which is resistant to race 1. The reaction of this isolate was similar to that of the American race 2. This is the first record of this race in Morocco.